CN103773007A

CN103773007A - 一种沥青混合料添加剂及其制作方法

Info

Publication number: CN103773007A
Application number: CN201210399431.0A
Authority: CN
Inventors: 温学钧; 何昌轩; 郑晓光; 乔英娟
Original assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN103773007B

Abstract

本发明涉及一种用于沥青混合料的添加剂，其特征为：由纳米级复合光催化剂、增塑剂、稳定剂、高聚酯纤维组成，呈颗粒状，它们的重量百分比为纳米级复合光催化剂60～85％、增塑剂3～10％、稳定剂2~5％、高聚酯纤维5～10％、沥青5~15％。本发明添加于沥青混合料中，在保证添加剂的可拌和性和可施工性，添加剂分散的均匀性，以及和沥青以及石料的粘附性的前提下，具有作为催化剂降解汽车尾气的特性。

Description

一种沥青混合料添加剂及其制作方法

技术领域

本发明涉及道路路面，特别涉及一种公路、市政等工程中的可吸收尾气沥青路面，具体地说是一种适应于在道路沥青路面混合料中使用的添加剂及其制作方法。

背景技术

当前，人们越来越注重环境的改善，工业发展与环境可持续性的矛盾已经成为一个全球性的共同课题。汽车工业是许多发达国家的支柱产业，现代汽车工业的快速发展在给人们带来交通便利、促进经济发展的同时也给城市环境带来了相当大的负面影响。据统计资料表明，城市中每天每千辆汽车约排出CO3000kg，HC约200kg～400kg，NO_x约50kg～150kg。汽车尾气污染对大城市大气污染指数的贡献率高达60%。譬如美国的大气污染物排放量中CO的66%、NO_x的43%、HC的31%、CO₂的33%、微粒的20%均来自于汽车的排放。随着全球经济的快速发展，以汽车私人保有量为标志的汽车时代迅速从发达国家向发展中国家扩展。

汽车尾气的成分比较复杂，含上千种化学物质，其中污染物的主要成分有CO（一氧化碳）、NO_X（氮氧化物，特别是NO和NO₂）、SO₂（二氧化硫）、HC（碳氢化合物）和PT（碳烟微粒）。从危害程度分析，HC、NO_x、CO比较严重，它们能致癌和引起中毒。长期接触汽车尾气可直接刺激人体呼吸道，使呼吸系统的免疫力下降，使人体呼吸系统以外的其他部位肿瘤发病率升高。研究结果表明，汽车尾气不但威胁人类健康，而且还会污染周围的大气和土壤环境，导致温室效应、酸雨和城市光化学烟雾，影响生态环境，而道路两旁受污染严重的土壤中有害物质近百种，除了最常见的铅污染，还包括多环芳烃等有机污染物，这些物质有一定的生物积累性、毒性和致癌、致畸、致突变等危害。除此之外，尾气污染给全球带来的经济损失也是不可估量的。以我国为例，1995年我国环境污染造成的经济损失达到1875亿元，占当年GDP的3.27%。其中大气污染造成的经济损失占总损失的16.1%，因悬浮颗粒物导致的人体健康损失估算为171亿元。有关专家估计，延续下去到2020年中国大气污染损失占GDP的比重将高达13%，经济损失惊人，而汽车尾气污染正是城市大气污染的主要污染源。

为解决这一问题，世界各国都加快了对汽车尾气净化技术的研究工作，并出台了各种强制性的尾气排放标准控制法规。目前，世界上解决尾气污染的措施主要包括：行政强制措施、尾气机内净化（新型燃料）措施、尾气机外净化（三元催化剂）措施以及近几年出现的各种可降解尾气的新材料（建筑涂料）。但是现有的这些方法在经济性或实用性方面均存在一些难以解决的问题。2007年9月在我国几大城市试行的“无车日”以及北京的“单双号出行”等行政控制措施虽然可以很大程度上的限制尾气排放，改善空气质量，但这一措施仍处于起步试验阶段，在管理和控制方面还有很大的难度，并且给居民的出行带来一定的困难，是一种治标不治本的方法；新型燃料的开发需要大量的科研和经费的投入，在推广应用上也存在一定的难度，是短期内难以奏效的措施；三元催化剂虽已研究应用多年，但仍然存在着很多难以解决的难题，比如冷启动问题、成本问题等；国际上现有的一些环保涂料是近年来研究的热门，但还处于起步阶段，大工程量的应用还有一定的难度。

1943年美国洛杉矶的光化学烟雾污染事件，促使人类进行反思，意识到汽车尾气对地球环境的危害。随着60多年来世界汽车工业突飞猛进的发展，研究者们对降低汽车尾气污染的工作也持续了近半个世纪，虽然有越来越多的新材料、新技术、新措施应用在了尾气净化上，但机动车尾气污染仍然得不到很好的解决，各种各样的尾气净化技术也都有着其局限性。

近年来，道路工作研究者们考虑从汽车的载体——道路材料入手，开发一种新型的可降解汽车尾气的路面材料。到目前为止，这项新技术在国际上已取得了一定的成果，证实了其应用的可行性，日本、英国、意大利等国家已经开始了这方面的研究并通过对实际测试路段的分析总结，取得了一定的成果。特别是日本，已经将可降解汽车尾气中氮氧化物含量的混合料研究作为开发一种新型的路面材料提上了其道路研究日程。而国内在这方面的研究还处于起步阶段，有业内人士将纳米级的TiO₂作为光促媒，掺入到载体涂抹在沥青路面表面，可以起到的吸收汽车尾气的效果，但是这种表面涂抹的方法无法保证其耐久性，同时对路面的抗滑性有一定的影响。最理想的方法是把纳米级的TiO₂掺入沥青混合料中进行拌和，既保证了路用性能，由能持久进行光催化降解汽车尾气。但面临的问题是光触媒在生产时不能在混合料中拌和均匀，且与沥青和矿料的粘附性差，粉末状的光催化材料掺量大。

发明内容

本发明的一个目的就在于解决上述问题，提供一种适应于可吸收尾气路面的沥青混合料添加剂。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，一种沥青混合料添加剂，其特征在于：所述添加剂由纳米级复合光催化剂、增塑剂、稳定剂、高聚酯纤维和沥青组成，上述组分的重量百分比为：纳米级复合光催化剂60～85％、增塑剂3～10％、稳定剂2~5％、高聚酯纤维5～10％、沥青5~15％。本发明的另一目的在于提供一种沥青混合料添加剂的制作方法，通过该方法制作的沥青混合料添加剂可吸收尾气路面。

本发明的另一目的是提供一种沥青混合料添加剂的制作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，一种沥青混合料添加剂的制作方法，其特征在于：所述的添加剂的制作方法包括以下步骤，A、将重量百分比为60～85％的纳米级复合光催化剂、3～10％的增塑剂、2～5％的稳定剂以及5～10％的高聚酯纤维放置在料仓内；B、进行加热，加热温度为摄氏100~120度，拌和均匀。B、进行加热，加热温度为摄氏100~120度，拌和均匀，然后喷入重量百分比为5~15％的雾化沥青；C、采用0.1~0.5MPa的压力压制成5~15mm粒径的组合物。

本发明由于增加了高比例的纳米级光复合光催化剂，使该用于沥青混合料的添加剂具有作为催化剂降解汽车尾气的特性，增塑剂提高了添加剂的可拌和性和可施工性，可以使添加剂拌和均匀，增塑剂和高聚酯纤维提高添加剂和沥青以及石料的粘附性，稳定剂提高了混合料的抗老化性。将该添加剂添加于沥青混合料中，在保证添加剂的可拌和性和可施工性，添加剂分散的均匀性，以及和沥青以及石料的粘附性的前提下，具有作为催化剂降解汽车尾气的特性。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的描述并给出实例。

本发明为一种用于沥青路面的组合物，其特征在于：所述的组合物由纳米级复合光催化剂、增塑剂、稳定剂、高聚酯纤维组成，呈颗粒状，它们的重量百分比为纳米级复合光催化剂60～85％、增塑剂3～10％、稳定剂2~5％、高聚酯纤维5～10％、沥青5~15％。实施时为了达到较好的技术效果，纳米级复合光催化剂平均晶粒尺寸为10~20nm，高聚酯纤维为丙稀酸纤维，纤维的直径为10～14μm、长度4～6mm。

一种用于沥青混合料添加剂的制作方法，其特征在于：所述的组合物的制作方法包括以下步骤，A、将重量百分比为60～85％的纳米级复合光催化剂、3～10％的增塑剂、2～5％的稳定剂以及5～10％的高聚酯纤维放置在料仓内；B、进行加热，加热温度为摄氏100~120度，拌和均匀，然后喷入重量百分比为5~15％的雾化沥青；C、采用0.1~0.5MPa的压力压制成5~15mm粒径的组合物。

纳米级复合光催化剂由Degussa公司用O₂氧化气相TiCl₄来生产氧化钛纳米粉体，商品牌号是P-25，比表面积55m²/g，平均晶粒尺寸为7~10nm，具有较高的光催化活性。

增塑剂为DOP邻苯二甲酸二辛酯，可以提高添加剂的柔韧性、提高添加剂的可拌和性以及可施工性，由于其与沥青的高分子基团有一定的化学反应可以提高添加剂与沥青和石料的粘附性。

稳定剂为Ca-Zn稳定剂，提高添加剂中高分子成分和沥青的抗老化性能。

高聚酯纤维的化学组成为丙稀酸，熔点大于220℃，聚酯纤维具有高抗拉强度、良好的吸附性、耐高温。增加添加剂颗粒与沥青和石料的粘附性，并有加筋作用。

以下给出具体的实例：

实施例1、将80kg纳米级复合光催化剂、8kg增塑剂、2kg稳定剂、5kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入5kg的雾化沥青；采用0.2MPa的压力压制成5mm粒径的组合物。

实施例2、将60kg纳米级复合光催化剂、10kg增塑剂、5kg稳定剂、10kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入15kg的雾化沥青；采用0.3MPa的压力压制成15mm粒径的组合物。

实施例3、将85kg纳米级复合光催化剂、3kg增塑剂、2kg稳定剂、5kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入5kg的雾化沥青；采用0.4MPa的压力压制成5mm粒径的组合物。

实施例4、将70kg纳米级复合光催化剂、7kg增塑剂、4kg稳定剂、9kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入10kg的雾化沥青；采用0.5MPa的压力压制成10mm粒径的组合物。

实施例5、将75kg纳米级复合光催化剂、6kg增塑剂、3kg稳定剂、7kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入9kg的雾化沥青；采用0.1MPa的压力压制成5mm粒径的组合物。

实施例6、将80kg纳米级复合光催化剂、5kg增塑剂、3kg稳定剂、7kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入5kg的雾化沥青；采用0.2MPa的压力压制成5mm粒径的组合物。

实施例7、将70kg纳米级复合光催化剂、7kg增塑剂、3kg稳定剂、8kg高聚酯纤维加热至摄氏100度拌和均匀后，喷入12kg的雾化沥青；采用0.2MPa的压力压制成5mm粒径的组合物。

本发明制备的添加剂在沥青混合料中的添加比例为沥青混合料矿粉用量的20~30%，可以起到良好的汽车尾气降解能力，其汽车尾气降解率为60~70%，同时不增加混合料的可拌和时间，提高混合料的动稳定度30%左右，提高混合料的水稳定性（冻融劈裂试验）15%左右。

Claims

1.一种用于沥青混合料的添加剂，其特征在于：所述的组合物由纳米级复合光催化剂、增塑剂、稳定剂、高聚酯纤维组成，呈颗粒状，它们的重量百分比为纳米级复合光催化剂60～85％、增塑剂3～10％、稳定剂2~5％、高聚酯纤维5～10％、沥青5~15％。

2.根据权利要求1所述的一种用于沥青混合料添加剂，其特征在于：纳米级复合光催化剂平均晶粒尺寸为3~7nm，高聚酯纤维的化学组成为丙稀酸，纤维的直径为10～14μm、长度4～6mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于沥青混合料添加剂，其特征在于：纳米级复合光催化剂为氧化钛纳米粉体，比表面积55m²/g，平均晶粒尺寸为7~10nm。

4.根据权利要求1所述的一种用于沥青混合料添加剂，其特征在于：增塑剂为DOP邻苯二甲酸二辛酯，稳定剂为Ca-Zn稳定剂。

5.一种沥青混合料添加剂的制作方法，其特征在于：所述的组合物的制作方法包括以下步骤，A、将重量百分比为60～85％的纳米级复合光催化剂、3～10％的增塑剂、2～5％的稳定剂以及5～10％的高聚酯纤维放置在料仓内；B、进行加热，加热温度为摄氏100~120度，拌和均匀，然后喷入重量百分比为5~15％的雾化沥青；C、采用0.1~0.5MPa的压力压制成5~15mm粒径的组合物。